專利名稱：多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，尤其涉及多發(fā)多收天線系統(tǒng)(MIMO)中對(duì)多層數(shù)據(jù)的干擾抵消檢測(cè)技術(shù)。
背景技術(shù)：
多入多出無(wú)線通信系統(tǒng)可以利用對(duì)空間的復(fù)用，同時(shí)在同個(gè)頻域資源發(fā)送多層數(shù)據(jù)，從而增加無(wú)線通信系統(tǒng)的系統(tǒng)容量。然而在其檢測(cè)過(guò)程中每層數(shù)據(jù)的檢測(cè)對(duì)來(lái)自其他發(fā)射天線發(fā)射數(shù)據(jù)的干擾的抑制能力對(duì)系統(tǒng)性能有著重大的影響。最小均方誤差(MMSE) 方法是一種接收端常用的檢測(cè)方法，本發(fā)明在最小均方誤差方法的基礎(chǔ)上加入了軟判決串行干擾抵消檢測(cè)方法及系統(tǒng)，逐步消除各層數(shù)據(jù)對(duì)其他層數(shù)據(jù)的干擾。本發(fā)明與傳統(tǒng)的串行干擾抵消方法不同的是，傳統(tǒng)的串行干擾抵消方法對(duì)已經(jīng) “消除”的干擾往往認(rèn)為其殘留干擾為零。然而已經(jīng)“消除”干擾的殘留干擾對(duì)后續(xù)其他層數(shù)據(jù)的均衡濾波及其后檢測(cè)信噪比的計(jì)算中起著舉足輕重的作用。我們知道，在比特交織編碼系統(tǒng)中解碼使用軟比特LLR，后檢測(cè)信噪比在LLR的計(jì)算中提供對(duì)LLR可信度的加權(quán)， 如果后檢測(cè)信噪比的計(jì)算不正確，會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)性能的極大損失。本發(fā)明不只提供了最小均方誤差串行干擾抵消方法的正確流程及系統(tǒng)，更提供了殘留干擾的估計(jì)方法，也提供了存在‘殘留干擾’的情況下，剩余層數(shù)據(jù)最小均方誤差估計(jì)的正確形式，及對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比的計(jì)算形式。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的串行干擾抵消方法存在的對(duì)已經(jīng)“消除，，的干擾往往認(rèn)為其殘留干擾為零的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供基于多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法及檢測(cè)系統(tǒng)，適用于無(wú)線通信中發(fā)射端和接收端分別配置多根天線的情況下，不只提供了最小均方誤差串行干擾抵消方法的正確流程裝置，更提供了殘留干擾的估計(jì)方法，也提供了存在“殘留干擾”的情況下，剩余層數(shù)據(jù)最小均方誤差估計(jì)的正確形式，及對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比的計(jì)算形式。本發(fā)明的技術(shù)解決方案本發(fā)明基于多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法所基于的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括匪SE均衡濾波器模塊，后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊，排序模塊，選取數(shù)據(jù)通道模塊，軟解調(diào)模塊，數(shù)據(jù)重估模塊，干擾消除模塊，殘留干擾估計(jì)模塊，類匪SE均衡濾波器模塊，類后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊?；诙嗵炀€比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法，其特殊之處在于包括以下步驟ι在μ μο模型中根據(jù)匪SE均衡濾波器iMMSE = GMMSEy計(jì)算匪SE檢測(cè)數(shù)據(jù) ^mmse和后檢測(cè)信噪比W，
其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,發(fā)射端配置Nt根發(fā)射天線，接收端配置Nr根接收天線.
一入 ，Gmmse SMMSE 均衡濾波器，其表達(dá)式為=Gmmse = Hb(HHh+o ^ij-1η是信道矩陣，H的元素表示第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的信道系數(shù)， X= [xk]T，k= 1，2，...附，表示傳輸數(shù)據(jù)，7= [yk]T，k= 1，2，...Nr，表示接收數(shù)據(jù)，η = [nk]T, k= 1,2,... Nr，表示每根接收天線的噪聲，計(jì)算后檢測(cè)信噪比w = l/(l-diag (GmmseH) )-1 ；2根據(jù)后檢測(cè)信噪比w從大到小進(jìn)行排序，得到數(shù)列m= [mi; m2, ...mNt]，滿足 Kll > ^m2 > …> ^mm ；3選取最大的后檢測(cè)信噪比數(shù)據(jù)通道Hii作為當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道，令i = 1，輸出當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比以及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)；4對(duì)步驟3中當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行軟解調(diào)處理，根據(jù)Lm' =[L:'f，計(jì)算該數(shù)據(jù)通道的LLR，i 表示當(dāng)前選取的Hii數(shù)據(jù)通道第k比特對(duì)應(yīng)的LLR值；5根據(jù)步驟4中得到的LLR對(duì)當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重估，得到重估檢測(cè)數(shù)據(jù)·，
M ιTmi^o = X ΘΡ{Θ I Xmi)，ρφ I & ) = Πτ(1 + (^m -1)tanh(^))
ΘεΘm=\ LL其中θ表示該數(shù)據(jù)通道所采用調(diào)制方法的星座點(diǎn)值，ck, m表示星座點(diǎn)值θ對(duì)應(yīng)的第m比特值(0/1)；6從接收數(shù)據(jù)中消除當(dāng)前選取數(shù)據(jù)通道的干擾，得到干擾消除后的接收數(shù)據(jù)模型
y'= Σ
k7根據(jù)=Σ(θ~ν2ρ(θ I iM)計(jì)算干擾消除后當(dāng)前選取數(shù)據(jù)通道的殘留干
(9e
擾能量值；8利用步驟6中得到的干擾消除后的接收數(shù)據(jù)模型，使用類MMSE均衡濾波器，計(jì)算mi+1路數(shù)據(jù)通道上的檢測(cè)數(shù)據(jù)= GMMSEy ’，并輸出其中類匪SE均衡濾波器Gmmse = h:(UmUhm + qmhmhHmi + a2nlNr)~l，Hm = [hk]，k = 1，2，· · · Nt，k乒Hi1, m2，· · · Hii,表示H中消除已經(jīng)檢測(cè)過(guò)的數(shù)據(jù)通道，剩余數(shù)據(jù)通道的信道矩陣；9根據(jù)= 1 / GMMSEhmj+i -1，計(jì)算第mi+1路數(shù)據(jù)通道的后檢測(cè)信噪比；10判斷，若i+Ι小于Nt，i++，執(zhí)行步驟4;否則，若i+Ι等于Nt，各數(shù)據(jù)通道均已檢測(cè)，則結(jié)束。步驟8中G' WSE采用如下方法計(jì)算令A(yù)1 = (H1Jlfi+qA^l +a2nlNr)，將類匪SE均衡濾波器寫為如下形式GMMSE = h二 A「1其中ΑΓ1通過(guò)如下迭代方法得到A-1 _ A—1__ '—l Mi V i-l m/1 _ '―1 1 , uh,a-iu、
--+Kl(KiKl)
tImiΑ"ο1=(ΗΗΗ + σ 2Ι)"10包括依次連接的匪SE均衡濾波器模塊，后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊，排序模塊，選取數(shù)據(jù)通道模塊，軟解調(diào)模塊，數(shù)據(jù)重估模塊，干擾消除模塊，殘留干擾估計(jì)模塊，類MMSE均衡濾波器模塊，類后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊以及判斷模塊，匪SE均衡濾波器模塊用于在MIMO模型中根據(jù)匪SE均衡濾波器 Xmmse = GMMSEy計(jì)算匪SE檢測(cè)數(shù)，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,發(fā)射端配置Nt根發(fā)射天線，接收端配置Nr根接收天線；Gmmse為匪SE均衡濾波器，其表達(dá)式為=Gmmse = Hh (HHh+ σ n2INr) 1H是信道矩陣，H的元素表示第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的信道系數(shù)， X= [xk]T，k= 1，2，...附，表示傳輸數(shù)據(jù)，7= [yk]T，k= 1，2，...Nr，表示接收數(shù)據(jù)，η = [nk]T, k= 1,2,... Nr，表示每根接收天線的噪聲，后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊用于根據(jù)匪SE均衡濾波器模塊計(jì)算出的匪SE檢測(cè)數(shù)據(jù) ^mmse和公式w = l/(l-diag(GmmseH) )-1計(jì)算后檢測(cè)信噪比w，排序模塊用于根據(jù)后檢測(cè)信噪比w對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)通道從大到小進(jìn)行排序，得到數(shù)列數(shù)據(jù) m = [mi; m2，· · · mNt]，其中I1 > Wm2 > …> wmNt，選取數(shù)據(jù)通道模塊用于選取最大的后檢測(cè)信噪比數(shù)據(jù)通道Hii作為當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道，令i = 1，輸出當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比以及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)；軟解調(diào)模塊，用于根據(jù)Lm' =[L:'f，計(jì)算該數(shù)據(jù)通道的LLR，i 表示當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道第k比特對(duì)應(yīng)的LLR值；數(shù)據(jù)重估模塊用于根據(jù)軟解調(diào)模塊得到的LLR對(duì)當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重估，得到重估檢測(cè)數(shù)據(jù)·^.重估原則為
M ιTmi碭=2>八例元,)，戶(例·υ=Π7(1+ (2%-OtanhH")),其中Θ表示該數(shù)
6 e m=l Lλ
據(jù)通道所采用調(diào)制方法的星座點(diǎn)值，Ck,m表示星座點(diǎn)值θ對(duì)應(yīng)的第m比特值(0/1)；干擾消除模塊用于從接收數(shù)據(jù)中消除當(dāng)前選取數(shù)據(jù)通道的干擾，得到干擾消除后
的接收數(shù)據(jù)模型y,= ？
k孟…Wi殘留干擾估計(jì)模塊用于根據(jù)=Σ(θ~ν2ρ(θ I iM)計(jì)算干擾消除后當(dāng)前選
(9e
取數(shù)據(jù)通道的殘留干擾能量值；類匪SE均衡濾波器模塊利用干擾消除模塊中得到的干擾消除后的接收數(shù)據(jù)模型，計(jì)算mi+1路數(shù)據(jù)通道上的檢測(cè)數(shù)據(jù)= GMMSEy ‘，并輸出、+1 其中類匪SE均衡濾波器Gmmse = h:(UmUhm + qmhmhHmi + a2nlNr)~l，Hm = [hk]，k = 1，2，· · · Nt，k乒Hi1, m2，· · · Hii,表示H中消除已經(jīng)檢測(cè)過(guò)的數(shù)據(jù)通道，剩余數(shù)據(jù)通道的信道矩陣；類后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊用于根據(jù)1^.+1 = 1 / GMMSEhmj+i -1，計(jì)算第rni+1路數(shù)據(jù)通道的后檢測(cè)信噪比；判斷模塊用于判斷當(dāng)前所選數(shù)據(jù)通道是否為最后一個(gè)數(shù)據(jù)通道，如果時(shí)，則結(jié)束檢測(cè)，如果不是，則需要回到軟解調(diào)模塊。本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)1、現(xiàn)有串行干擾檢測(cè)方式往往認(rèn)為已經(jīng)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)從接收數(shù)據(jù)中完美剔除，不考慮殘留干擾的影響，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)偏見，對(duì)殘留干擾的影響及對(duì)應(yīng)的處理方法進(jìn)行了全面的考慮。2、對(duì)檢測(cè)順序的排序，本發(fā)明采用了 MMSE的后檢測(cè)信噪比排序方法，這種方法不再需要計(jì)算額外排序參量，減少了運(yùn)算量，而且獲得比其他排序方法更好的性能。3、本發(fā)明使用迭代方法計(jì)算后續(xù)類匪SE均衡濾波器系數(shù)減少了運(yùn)算量，而且迭代方法中考慮了殘留干擾帶來(lái)的影響，計(jì)算結(jié)果更加精準(zhǔn)，從而帶來(lái)性能提升。4、提供了與本發(fā)明中均衡方法相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確的后檢測(cè)信噪比的完整計(jì)算方法。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)模型圖；圖2為本發(fā)明方法流程圖；圖3為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式a關(guān)于最小均方誤差均衡多輸入多輸出無(wú)線通信系統(tǒng)的模型可以用如圖1所示的模型描述。在發(fā)射機(jī)端配置Nt根發(fā)射天線，接收機(jī)端配置Nr根接收天線。用公式表示為y = Hx+n (1)其中H是信道矩陣，H的元素表示第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的信道系數(shù)。本文后面用Iii表示信道矩陣H的第i列，即表示第i根發(fā)射天線到所有接收天線的信道系數(shù)矢量。線性均衡濾波器的作用為對(duì)接收數(shù)據(jù)通過(guò)線性均衡濾波器得到發(fā)送數(shù)據(jù)的估計(jì)值，可以用公式表示為χ = Gy最小均方誤差均衡濾波器的基本形式為Gmmse = E{xyH} [Eiyy11}]"1 (2)在本發(fā)明所述的如公式(1)描述的系統(tǒng)模型中，最小均方誤差均衡濾波可以寫為Gmmse = Hh (HHh+On2IJ-1 (3)假定從原始接收信號(hào)中估計(jì)消除一路數(shù)據(jù)通道(第i路數(shù)據(jù)通道)后，剩余接收數(shù)據(jù)表示為
權(quán)利要求
1.基于多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟1在MIMO模型中根據(jù)匪SE均衡濾波器iMMSE = GMMSEy計(jì)算匪SE檢測(cè)數(shù)據(jù) Immsi^p后檢測(cè)信噪比w，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,發(fā)射端配置Nt根發(fā)射天線，接收端配置Nr根接收天線； Gmmse為MMSE均衡濾波器，其表達(dá)式為Gmse = Hh(HHh+ σ jj—1 H是信道矩陣，H的元素表示第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的信道系數(shù)，χ = [xk]T,k = 1，2，...附，表示傳輸數(shù)據(jù)，7= [yk]T,k = 1，2，...Nr，表示接收數(shù)據(jù)，η = [nk] T，k = 1，2，. . . Nr，表示每根接收天線的噪聲，計(jì)算后檢測(cè)信噪比 w :w= l/(l-diag (GmmseH))-!；2根據(jù)后檢測(cè)信噪比w從大到小進(jìn)行排序，得到數(shù)列m = [mi; m2，. . . mNt]，滿足 Kll > ^m2 > …> ^mm ；3選取最大的后檢測(cè)信噪比數(shù)據(jù)通道Hii作為當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道，令i = 1，輸出當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比以及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)；4對(duì)步驟3中當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道進(jìn)行軟解調(diào)處理，根據(jù)Lm' =[L:'f，計(jì)算該數(shù)據(jù)通道的LLR，i 表示當(dāng)前選取的Hii數(shù)據(jù)通道第k比特對(duì)應(yīng)的LLR值；5根據(jù)步驟4中得到的LLR對(duì)當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重估，得到重估檢測(cè)數(shù)據(jù)"^.，M ιTmi場(chǎng),=Σ θρ(θ I Xm,) ’ρφ I xm) = U 4(1 + {2ck，m -1) tanh(^))0e@m=l ^^其中θ表示該數(shù)據(jù)通道所采用調(diào)制方法的星座點(diǎn)值，Ck,m表示星座點(diǎn)值θ對(duì)應(yīng)的第m 比特值(0/1)；6從接收數(shù)據(jù)中消除當(dāng)前選取數(shù)據(jù)通道的干擾，得到干擾消除后的接收數(shù)據(jù)模型y'= Σk7根據(jù)g , =Σ(θ~ν2ρ(θ ι j^,)計(jì)算干擾消除后當(dāng)前選取數(shù)據(jù)通道的殘留干擾能(9e 量值；8利用步驟6中得到的干擾消除后的接收數(shù)據(jù)模型，使用類匪SE均衡濾波器，計(jì)算 mi+1路數(shù)據(jù)通道上的檢測(cè)數(shù)據(jù)Sm,+1 =GmmseY'，并輸出其中類匪SE均衡濾波器Gmmse =KjumK，Hm= [hk]，k = 1，2，... Nt，k乒H^m2,... IV表示H中消除已經(jīng)檢測(cè)過(guò)的數(shù)據(jù)通道，剩余數(shù)據(jù)通道的信道矩陣；9根據(jù)11+1 = 1 / GMMSEhmj+i -1，計(jì)算第mi+1路數(shù)據(jù)通道的后檢測(cè)信噪比； 10判斷，若i+Ι小于Nt，i++，執(zhí)行步驟4；否則，若i+Ι等于Nt，各數(shù)據(jù)通道均已檢測(cè)，則結(jié)束。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法，其特征在于步驟8中G' B1se采用如下方法計(jì)算令
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法的基于多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的匪SE均衡濾波器模塊，后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊，排序模塊，選取數(shù)據(jù)通道模塊，軟解調(diào)模塊，數(shù)據(jù)重估模塊，干擾消除模塊，殘留干擾估計(jì)模塊，類 MMSE均衡濾波器模塊，類后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊以及判斷模塊，所述匪SE均衡濾波器模塊用于在MIMO模型中根據(jù)匪SE均衡濾波器Xmmse = GMMSEy計(jì)算匪SE檢測(cè)數(shù)，其中ΜΙΜ0模型y = Hx+n,發(fā)射端配置Nt根發(fā)射天線，接收端配置Nr根接收天線； Gmmse為MMSE均衡濾波器，其表達(dá)式為Gmse = Hh(HHh+ σ jj—1 H是信道矩陣，H的元素表示第j根發(fā)射天線到第i根接收天線的信道系數(shù)，χ = [xk]T,k = 1，2，...附，表示傳輸數(shù)據(jù)，7= [yk]T,k = 1，2，...Nr，表示接收數(shù)據(jù)，η = [nk] T，k = 1，2，. . . Nr，表示每根接收天線的噪聲，所述后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊用于根據(jù)MMSE均衡濾波器模塊計(jì)算出的MMSE檢測(cè)數(shù)據(jù) ^mmse和公式w = l/(l-diag(GmmseH) )-1計(jì)算后檢測(cè)信噪比w，所述排序模塊用于根據(jù)后檢測(cè)信噪比w對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)通道從大到小進(jìn)行排序，得到數(shù)列數(shù)據(jù) m = [mi; m2，· · · mNt]，其中I1 > Wm2 > …> wmNt，所述選取數(shù)據(jù)通道模塊用于選取最大的后檢測(cè)信噪比數(shù)據(jù)通道Hli作為當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道，令i = 1，輸出當(dāng)前選取的數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比以及對(duì)應(yīng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)；所述軟解調(diào)模塊，用于根據(jù)
全文摘要
本發(fā)明涉及多天線比特交織編碼系統(tǒng)的串行干擾抵消檢測(cè)方法及系統(tǒng)，包括MMSE均衡濾波器模塊、后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊、排序模塊、選取數(shù)據(jù)通道模塊、軟解調(diào)模塊、數(shù)據(jù)重估模塊、干擾消除模塊、殘留干擾估計(jì)模塊、類MMSE均衡濾波器模塊、類后檢測(cè)信噪比計(jì)算模塊以及判斷模塊，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的串行干擾抵消方法存在的對(duì)已經(jīng)“消除”的干擾往往認(rèn)為其殘留干擾為零的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明不只提供了最小均方誤差串行干擾抵消方法的正確流程裝置，更提供了殘留干擾的估計(jì)方法，也提供了存在“殘留干擾”的情況下，剩余層數(shù)據(jù)最小均方誤差估計(jì)的正確形式，及對(duì)應(yīng)的后檢測(cè)信噪比的計(jì)算形式。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102412931SQ201110365138
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者李宏, 王飛鳴, 賈轉(zhuǎn)妮 申請(qǐng)人:信源通科技(西安)有限公司